Méthodes et outils pour la conception de SoC faible consommation

Les systèmes intégrés sur une puce de silicium, ou System-on-Chip (SoC), intègrent aujourd'hui une importante variété de blocs et de fonctions. Outre les équipements informatiques traditionnels et les équipements nomades spécialisés comme les lecteurs MP3, les lecteurs/enregistreurs DVD, on assiste dans le domaine des équipements mobiles à une intégration croissante du nombre de fonctions, pour des applications de plus en plus complexes. Les consoles de jeux, les appareils photo et caméscopes numériques, les jouets, les téléphones portables et les PDA en sont les exemples les plus probants. Par ailleurs, si l'on en juge par les travaux de recherche et développement, les nouveaux produits et les nouvelles applications, le domaine des réseaux d'équipements mobiles est en pleine expansion. Sous cette dénomination, outre les réseaux de téléphonie et d'internet, fleurissent toutes sortes de réseaux tels que des systèmes pour le relevé des compteurs d'eau, pour la surveillance du trafic autoroutier, pour la surveillance des bâtiments et biens publics, pour la mesure et l'observation de phénomènes naturels, pour la traçabilité des biens et consommables, pour la gestion des équipements domotiques, etc. Tous ces systèmes ont en commun des architectures logicielle et matérielle complexes qui doivent respecter des contraintes fortes de dissipation, d'autonomie et d'encombrement. Pour la partie matérielle, on trouve communément différents processeurs (microcontrôleurs, microprocesseurs, processeurs de traitement du signal), de la mémoire, des circuits dédiés (ASIC), parfois de la logique reconfigurable, mais aussi des parties analogiques, radio fréquence et optoélectroniques ainsi qu'un système de gestion de l'alimentation. Pour la partie logicielle, les SoCs intègrent des couches basses qui prennent la forme de pilotes très liés au matériel, un système d'exploitation dont la complexité est très variable en fonction des applications, parfois une machine virtuelle, et bien sûr des piles de protocoles pour la communication et de nombreux logiciels applicatifs. La maîtrise et la réduction de la consommation des équipements électroniques en général et de l'informatique embarquée dans les systèmes mobiles en particulier, sont essentielles. En effet, l'évolution des équipements conduit à augmenter leurs fonctionnalités et leurs performances pour rendre les produits plus attractifs, sans pour autant augmenter le coût, ni sacrifier l'autonomie, qui est une caractéristique commerciale clé des produits mobiles, ni augmenter la dissipation qui peut causer des problèmes thermiques et de fiabilité et nécessiter des systèmes de refroidissement onéreux et encombrants. Il faut aussi avoir à l'esprit que l'énergie consommée globalement par tous les équipements électroniques, nomades ou non, est considérable (voir les études de l'ADEME), et que la réduction de la consommation des systèmes électroniques constitue un enjeu majeur